Де використовуються клапани

Де використовуються клапани: всюди!

08 листопада 2017 Написав Грег Джонсон

Сьогодні клапани можна знайти практично скрізь: у наших будинках, під вулицями, у комерційних будівлях і в тисячах місць на електростанціях і водопровідних станціях, паперових фабриках, нафтопереробних, хімічних заводах та інших промислових та інфраструктурних об’єктах.
Промислова галузь арматури дійсно широка, з сегментами, які варіюються від водорозподілу до атомної енергетики до нафти та газу вище та нижче за течією.Кожна з цих галузей кінцевого споживача використовує деякі основні типи клапанів;однак деталі конструкції та матеріали часто дуже різні.Ось вибірка:

ВОДНІ РОБОТИ
У світі розподілу води тиск майже завжди відносно низький, а температура навколишнього середовища.Ці два факти застосування дозволяють створити ряд елементів конструкції клапанів, яких не можна було б знайти на більш складному обладнанні, такому як високотемпературні парові клапани.Температура навколишнього середовища для води дозволяє використовувати еластомери та гумові ущільнювачі, які в інших місцях не підходять.Ці м’які матеріали дозволяють обладнати водяні клапани для щільної герметизації крапель.

Іншим фактором, що стосується водопровідних клапанів, є вибір матеріалів конструкції.Чавун і ковкий чавун широко використовуються в системах водопостачання, особливо в лініях великого зовнішнього діаметра.Дуже дрібні лінії можна досить добре обробити з бронзовими клапанними матеріалами.

Тиск, який бачить більшість водопровідних клапанів, зазвичай значно нижче 200 фунтів на квадратний дюйм.Це означає, що конструкції з більшим тиском із товстими стінками не потрібні.З огляду на це, існують випадки, коли водяні клапани створені для роботи з більш високим тиском, приблизно до 300 фунтів на квадратний дюйм.Ці застосування зазвичай використовуються на довгих водопроводах поблизу джерела тиску.Іноді водяні клапани високого тиску також знаходяться в точках найвищого тиску у високій греблі.

Американська асоціація водопровідних робіт (AWWA) випустила специфікації, що охоплюють багато різних типів клапанів і приводів, що використовуються в системах водопостачання.

СТОЧНІ ВОДИ
Зворотною стороною прісної питної води, що надходить на об’єкт або споруду, є вихід стічних вод або каналізації.Ці лінії збирають усі відпрацьовані рідини та тверді речовини та направляють їх на очисні споруди.Ці очисні споруди мають багато трубопроводів низького тиску та клапанів для виконання своєї «брудної роботи».Вимоги до клапанів стічних вод у багатьох випадках набагато м'якіші, ніж вимоги до обслуговування чистої води.Залізні засувки та зворотні клапани є найпопулярнішим вибором для цього виду послуг.Стандартні клапани в цій службі виготовлені відповідно до специфікацій AWWA.

ЕНЕРГЕТИКА
Більшість електроенергії, виробленої в Сполучених Штатах, виробляється на парових установках, які використовують викопне паливо та високошвидкісні турбіни.Знявши кришку сучасної електростанції, можна побачити систему трубопроводів високого тиску та високої температури.Ці основні лінії є найбільш критичними в процесі виробництва парової енергії.

Засувки залишаються основним вибором для вмикання/вимкнення електростанцій, хоча також зустрічаються засувки спеціального призначення Y-образного зразка.Високопродуктивні кульові крани критичного обслуговування набирають популярність серед деяких конструкторів електростанцій і пробиваються в цей колись світ, де домінували лінійні клапани.

Металургія має вирішальне значення для клапанів в енергетиці, особливо тих, що працюють у надкритичних або надкритичних робочих діапазонах тиску та температури.F91, F92, C12A разом з кількома сплавами Inconel і нержавіючої сталі зазвичай використовуються на сучасних електростанціях.Класи тиску включають 1500, 2500 і в деяких випадках 4500. Модулююча природа пікових електростанцій (ті, які працюють лише за потреби) також створює величезне навантаження на клапани та трубопроводи, вимагаючи надійних конструкцій, щоб впоратися з екстремальною комбінацією циклів, температури та тиск.
На додаток до основного парового клапана, електростанції завантажені допоміжними трубопроводами, заповненими безліччю засувок, кулі, зворотних, дросельних і кульових кранів.

Атомні електростанції працюють за тим же принципом парова/швидкісна турбіна.Основна відмінність полягає в тому, що на атомній електростанції пара створюється за рахунок тепла в процесі поділу.Клапани атомних електростанцій подібні до своїх родичів, що працюють на викопному паливі, за винятком їх родоводу та додаткової вимоги абсолютної надійності.Атомні клапани виготовляються за надзвичайно високими стандартами, а кваліфікаційна та інспекційна документація займає сотні сторінок.

imng

ВИРОБНИЦТВО НАФТИ І ГАЗУ
Нафтові та газові свердловини та виробничі потужності є інтенсивними користувачами арматури, у тому числі великої кількості арматури для важкого навантаження.Хоча потоки нафти, що викидають сотні футів у повітря, більше не будуть відбуватися, зображення ілюструє потенційний тиск підземної нафти та газу.Ось чому головки колодязя або ялинки ставлять на вершину довгої труби колодязя.Ці вузли з їх комбінацією клапанів і спеціальних фітингів призначені для роботи з тиском понад 10 000 фунтів на квадратний дюйм.Хоча зараз рідко зустрічається на свердловинах, виритих на землі, надзвичайно високий тиск часто зустрічається на глибоких морських свердловинах.

Конструкція обладнання гирла свердловини охоплюється специфікаціями API, такими як 6A, Специфікація обладнання для гирла свердловини та ялинкового обладнання.Клапани на 6А призначені для надзвичайно високого тиску, але помірних температур.Більшість ялинок містять засувки та спеціальні кулі, які називаються дроселями.Дросселі використовуються для регулювання потоку зі свердловини.

Крім самих гирл свердловин, багато допоміжних споруд заселяють нафтове або газове родовище.Технологічне обладнання для попередньої обробки нафти або газу вимагає ряду клапанів.Ці клапани зазвичай виготовляються з вуглецевої сталі, призначеної для нижчих класів.

Іноді в потоці сирої нафти присутній дуже корозійна рідина — сірководень.Цей матеріал, також званий кислим газом, може бути смертельним.Щоб подолати проблеми, пов’язані з кислим газом, необхідно дотримуватися спеціальних матеріалів або технологій обробки матеріалів відповідно до міжнародної специфікації NACE MR0175.

ОФШОРНА ПРОМИСЛОВІСТЬ
Системи трубопроводів для морських нафтових платформ і виробничих потужностей містять безліч клапанів, створених за різними специфікаціями для вирішення широкого спектру завдань контролю потоку.Ці споруди також містять різні контури системи керування та пристрої для скидання тиску.

Для об’єктів нафтовидобутку артеріальне серце є фактичною системою трубопроводів для видобутку нафти або газу.Хоча не завжди на самій платформі, багато виробничих систем використовують ялинки та системи трубопроводів, які працюють на негостинних глибинах 10 000 футів і більше.Це виробниче обладнання побудовано за багатьма суворими стандартами Американського інституту нафти (API) і містить посилання в кількох рекомендованих практиках API (RPs).

На більшості великих нафтових платформ до вихідної рідини, що надходить з гирла свердловини, застосовуються додаткові процеси.Вони включають відділення води від вуглеводнів та відділення газу та рідини природного газу від потоку рідини.Ці системи трубопроводів після різдвяної ялинки, як правило, створені за кодами трубопроводів Американського товариства інженерів-механіків B31.3 з клапанами, розробленими відповідно до специфікацій клапанів API, таких як API 594, API 600, API 602, API 608 і API 609.

Деякі з цих систем також можуть містити засувки, кульові та зворотні клапани API 6D.Оскільки будь-які трубопроводи на платформі або буровому судні є внутрішніми для об’єкта, суворі вимоги щодо використання клапанів API 6D для трубопроводів не застосовуються.Хоча в цих системах трубопроводів використовується кілька типів клапанів, найкращим типом клапана є кульовий кран.

ТРУБОПРОВОДИ
Хоча більшість трубопроводів приховані від очей, їх присутність зазвичай очевидна.Маленькі таблички з написом «нафтопровод» є одним з очевидних індикаторів наявності підземних транспортних трубопроводів.Ці трубопроводи оснащені багатьма важливими клапанами по всій довжині.Аварійні запірні клапани трубопроводів зустрічаються через проміжки часу, визначені стандартами, кодексами та законами.Ці клапани служать життєво важливою послугою ізоляції ділянки трубопроводу у разі витоку або при необхідності технічного обслуговування.

Уздовж траси трубопроводу також розкидані об’єкти, де лінія виходить із землі та доступ до лінії є.Ці станції є домом для обладнання для запуску «свиней», яке складається з пристроїв, вставлених у трубопроводи для перевірки або очищення лінії.Ці станції запуску свиней зазвичай містять кілька клапанів, засувних або кулькових.Усі клапани в системі трубопроводів мають бути повними (повністю відкриваються), щоб забезпечити пропуск свиней.

Трубопроводи також потребують енергії для боротьби з тертям трубопроводу та підтримки тиску та потоку лінії.Використовуються компресорні або насосні станції, які виглядають як невеликі версії технологічної установки без високих башт для крекінгу.Ці станції є домом для десятків засувних, кульових і зворотних трубопроводів.
Самі трубопроводи розроблені відповідно до різних стандартів і кодексів, тоді як трубопровідна арматура відповідає API 6D трубопровідним клапанам.
Існують також менші трубопроводи, які підводяться до будинків та комерційних споруд.Ці лінії забезпечують воду та газ і захищені запірною арматурою.
Великі муніципалітети, особливо в північній частині Сполучених Штатів, забезпечують пар для потреб комерційних споживачів у опаленні.Ці лінії подачі пари оснащені різними клапанами для контролю та регулювання подачі пари.Хоча рідина є парою, тиск і температури нижчі, ніж у генерації пари на електростанціях.У цій службі використовуються різні типи клапанів, хоча поважний пробний клапан все ще залишається популярним вибором.

НПЗ ТА НАФТОХІМІЯ
Клапани НПЗ використовують більше промислових клапанів, ніж будь-який інший сегмент клапанів.Нафтопереробні заводи є домом як корозійних рідин, так і в деяких випадках високих температур.
Ці фактори визначають, як створюються клапани відповідно до специфікацій конструкції клапанів API, таких як API 600 (засувки), API 608 (кульові крани) і API 594 (зворотні клапани).Через важку роботу, з якою стикаються багато з цих клапанів, часто потрібен додатковий припуск на корозію.Цей припуск проявляється через більшу товщину стінок, зазначену в проектних документах API.

Практично кожен основний тип клапана можна знайти у великій кількості на типовому великому нафтопереробному заводі.Всюдисуща засувка все ще залишається королем гори з найбільшою кількістю населення, але чвертьоборотні клапани займають все більшу частку їх ринку.Чвертьобертові вироби, які успішно впроваджуються в цю галузь (у якій також колись переважали лінійні вироби), включають високопродуктивні потрійні зсувні затвори та кульові крани з металевим сідлом.

Стандартні засувки, кулі та зворотні клапани все ще зустрічаються в масі, і через практичність їх дизайну та економічності виробництва вони не зникнуть найближчим часом.
Номінальний тиск для клапанів нафтопереробних заводів варіюється від класу 150 до класу 1500, при цьому найпопулярнішим є клас 300.
Прості вуглецеві сталі, такі як марки WCB (литі) і A-105 (ковані), є найпопулярнішими матеріалами, які специфікуються та використовуються у клапанах для обслуговування нафтопереробних заводів.Багато застосувань у процесі рафінування висувають верхні температурні межі простих вуглецевих сталей, і для цих застосувань специфікуються високотемпературні сплави.Найпопулярнішими з них є хромо-молібні сталі, такі як 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr і 9% Cr.Нержавіюча сталь і сплави з високим вмістом нікелю також використовуються в деяких особливо жорстких процесах рафінування.

sdagag

ХІМІЧНІ
Хімічна промисловість є великим споживачем арматури всіх типів і матеріалів.Від невеликих серійних заводів до величезних нафтохімічних комплексів на узбережжі Мексиканської затоки, клапани є величезною частиною систем трубопроводів хімічних процесів.

Більшість застосувань у хімічних процесах мають нижчий тиск, ніж багато процесів нафтопереробки та виробництва електроенергії.Найпопулярнішими класами тиску для клапанів і трубопроводів хімічних заводів є класи 150 і 300. Хімічні заводи також були найбільшою рушійною силою поглинання частки ринку, яку кульові крани боролися з лінійними клапанами за останні 40 років.Кульовий кран із пружним сідлом із закриттям без витоків ідеально підходить для багатьох хімічних заводів.Компактний розмір кульового крана також є популярною особливістю.
Є ще деякі хімічні заводи та технологічні процеси, де перевага надається лінійним клапанам.У цих випадках популярні клапани, розроблені за стандартом API 603, з тонкими стінками та меншою вагою, як правило, є найкращими засувками або засувками.Керування деякими хімічними речовинами також ефективно здійснюється за допомогою діафрагмових або перетискних клапанів.
Через корозійну природу багатьох хімічних речовин і процесів хімічного виробництва вибір матеріалу має вирішальне значення.Матеріалом defacto є аустенітна нержавіюча сталь марки 316/316L.Цей матеріал добре бореться з корозією через низку іноді неприємних рідин.

Для деяких більш жорстких корозійних застосувань потрібен додатковий захист.У цих ситуаціях часто вибирають інші високоякісні марки аустенітної нержавіючої сталі, такі як 317, 347 і 321.Інші сплави, які час від часу використовуються для контролю хімічних рідин, включають монель, сплав 20, інконель і 17-4 PH.

РОЗДІЛ СПГ І ГАЗУ
Як рідкий природний газ (СПГ), так і процеси, необхідні для розділення газу, покладаються на великі трубопроводи.Для цих застосувань потрібні клапани, які можуть працювати при дуже низьких кріогенних температурах.Індустрія СПГ, яка швидко розвивається в Сполучених Штатах, постійно прагне модернізувати та покращити процес зрідження газу.З цією метою трубопроводи та клапани стали набагато більшими, а вимоги до тиску були підвищені.

Ця ситуація змусила виробників клапанів розробити конструкції, що відповідають більш жорстким параметрам.Чвертьобертові кульові та дросельні клапани популярні для обслуговування СПГ, при цьому найпопулярнішим матеріалом є 316s [нержавіюча сталь].ANSI Class 600 є звичайною стелею тиску для більшості застосувань СПГ.Хоча вироби з чвертьоборотом є найпопулярнішими типами клапанів, на заводах також можна знайти засувки, кулі та зворотні клапани.

Послуга газорозділу передбачає поділ газу на окремі його основні елементи.Наприклад, методи поділу повітря дають азот, кисень, гелій та інші слідові гази.Дуже низькотемпературний характер процесу означає, що потрібно багато кріогенних клапанів.

І заводи з розділення СПГ і газу мають низькотемпературні клапани, які повинні працювати в цих кріогенних умовах.Це означає, що система ущільнення клапанів повинна бути відведена від низькотемпературної рідини за допомогою газової або конденсаційної колони.Цей газовий стовп запобігає утворенню рідини крижаної кульки навколо зони ущільнення, що перешкоджає обертанню або підйому штока клапана.

dsfsg

КОМЕРЦІЙНІ БУДІВКИ
Комерційні будівлі оточують нас, але якщо ми не будемо приділяти пильну увагу під час їх будівництва, ми не маємо уявлення про безліч рідких артерій, прихованих у їхніх стінах із цегляної кладки, скла та металу.

Загальним знаменником практично в кожній будівлі є вода.Усі ці конструкції містять різноманітні системи трубопроводів, які несуть безліч комбінацій водню/кисню у вигляді питних рідин, стічних вод, гарячої води, сірої води та протипожежного захисту.

З точки зору виживання будівлі, протипожежні системи є найбільш важливими.Протипожежний захист в будівлях майже повсюдно підживлюється і наповнюється чистою водою.Щоб системи протипожежного водопостачання були ефективними, вони повинні бути надійними, мати достатній тиск і зручно розташовуватися по всій конструкції.Ці системи призначені для автоматичного включення живлення у разі пожежі.
Висотні будинки вимагають такого ж тиску води на верхніх поверхах, як і на нижніх поверхах, тому для підняття води вгору необхідно використовувати насоси високого тиску та трубопроводи.Системи трубопроводів зазвичай мають клас 300 або 600, залежно від висоти будівлі.У цих додатках використовуються всі типи клапанів;однак конструкції клапанів повинні бути затверджені лабораторіями страхових компаній або Factory Mutual для протипожежного обслуговування.

Ті ж класи та типи клапанів, що використовуються для протипожежних клапанів, використовуються для розподілу питної води, хоча процес затвердження не такий суворий.
Комерційні системи кондиціонування повітря, які зустрічаються у великих бізнес-структурах, таких як офісні будівлі, готелі та лікарні, зазвичай є централізованими.Вони мають великий чиллер або бойлер для охолодження або нагрівання рідини, що використовується для передачі холодної або високої температури.Ці системи часто повинні працювати з холодоагентами, такими як R-134a, гідрофторвуглець або, у випадку основних систем опалення, парою.Завдяки компактному розміру дросельних і кульових кранів ці типи стали популярними в холодильних системах HVAC.

Що стосується пари, то деякі клапани на чверть обороту вдалися до використання, але багато інженерів-сантехніків все ще покладаються на лінійні засувки та кулясті клапани, особливо якщо для трубопроводів потрібні кінці зварювання встик.Для таких застосувань із помірною парою сталь замінила чавун через зварюваність сталі.

Деякі системи опалення використовують гарячу воду замість пари як рідину для перенесення.Ці системи добре обслуговуються бронзовими або залізними клапанами.Дуже популярні чвертьобертові пружні кульові та дросельні клапани, хоча деякі лінійні конструкції все ще використовуються.

ВИСНОВОК
Хоча докази застосування клапанів, згадані в цій статті, можуть бути недоступні під час поїздки в Starbucks або в дім бабусі, деякі дуже важливі клапани завжди знаходяться поруч.У двигуні автомобіля є навіть клапани, які використовуються для того, щоб дістатися до тих місць, як ті в карбюраторі, які контролюють потік палива в двигун, і клапани в двигуні, які контролюють потік бензину в поршні і знову.І якщо ці клапани недостатньо близькі до нашого повсякденного життя, подумайте про реальність, що наші серця регулярно б’ються за допомогою чотирьох життєво важливих пристроїв контролю потоку.

Це лише ще один приклад того, що: клапани справді є скрізь.В.М
Частина II цієї статті охоплює додаткові галузі, де використовуються клапани.Перейдіть на www.valvemagazine.com, щоб прочитати про целюлозу та папір, морське застосування, дамби та гідроенергію, сонячну енергію, залізо та сталь, аерокосмічні, геотермальні та крафтові пивоварні та винокуренні.

ГРЕГ ДЖОНСОН — президент United Valve (www.unitedvalve.com) у Х'юстоні.Він є редактором журналу VALVE, колишнім головою Ради з ремонту клапанів і нинішнім членом ради VRC.Він також є членом Комітету з освіти та навчання VMA, є віце-головою Комітету з комунікацій VMA і колишнім президентом Товариства стандартизації виробників.


Час розміщення: 29 вересня 2020 р

Застосування

Underground pipeline

Підземний трубопровід

Irrigation System

Система поливу

Water Supply System

Система водопостачання

Equipment supplies

Постачання обладнання